Газотурбовоз

Газотурбовоз — это вид тягового железнодорожного подвижного состава, оснащённого газотурбинным двигателем, предназначенный для перевозки грузов или пассажиров по рельсовым путям. Газотурбовоз сочетает в себе принципы работы тепловоза и авиационного газотурбинного двигателя, трансформируя тепловую энергию от сгорания топлива (обычно керосина или дизельного топлива) в механическую тягу.

Виды

Газотурбовозы можно классифицировать по типу передачи энергии:

• Газотурбовоз с электрической передачей — газотурбинный двигатель приводит в действие электрогенератор, который питает тяговые электродвигатели.

• Газотурбовоз с механической передачей — крутящий момент от газотурбины передаётся напрямую через механическую трансмиссию.

• Газотурбовоз с гидравлической передачей — передача мощности осуществляется через гидротрансформатор или гидромуфту.

Также встречаются гибридные схемы, сочетающие несколько типов передачи.

История создания

Первые эксперименты с газотурбинной тягой начались в 1930–1940-х годах в разных странах мира. Основной задачей было создание более мощной и скоростной альтернативы паровозам и тепловозам.

• В СССР первые опыты проводились с середины 1950-х годов.

• В США и Франции разработки начались ещё раньше, в 1940-х.

• В послевоенные годы газотурбовозы представляли интерес для железных дорог как альтернатива дизельным и паровым локомотивам, особенно в условиях нехватки высококачественного топлива или необходимости достижения высоких скоростей.

Наибольшее распространение газотурбовозы получили в 1960–1970-х годах, однако массового внедрения не достигли из-за высокой стоимости топлива, сложного обслуживания и появления более экономичных дизель-электровозов.

Типы

• Маневровые газотурбовозы — применялись ограниченно.

• Магистральные газотурбовозы — основное направление применения, преимущественно для грузовых и скоростных пассажирских перевозок.

• Опытные и экспериментальные образцы — использовались в научных и военных целях.

Общее устройство

Газотурбовоз состоит из следующих основных элементов:

• Газотурбинный двигатель (один или два) — основной источник тяги.

• Передача мощности — электрическая, механическая или гидравлическая.

• Генератор или трансмиссия — в зависимости от типа передачи.

• Тяговые электродвигатели — в варианте с электрической передачей.

• Система охлаждения — критически важна из-за высоких температур турбины.

• Силовая рама и кузов — несущая часть, размещающая все агрегаты.

• Кабина машиниста — органы управления, системы контроля.

• Силовая установка вспомогательных систем — питание бортовых устройств.

Классификация

Газотурбовозы классифицируются по следующим признакам:

• По типу передачи мощности: электрическая, механическая, гидравлическая.

• По числу турбин: однотурбинные, двухтурбинные.

• По мощности: от 1 000 до более 10 000 л.с.

• По назначению: пассажирские, грузовые, универсальные.

• По расположению турбины: в передней части, по центру, модульная схема.

Основные характеристики

• Мощность: от 1 000 до 8 500 л.с.

• Максимальная скорость: до 270 км/ч (на пассажирских моделях)

• Масса: от 80 до 180 тонн

• Тип топлива: авиационный керосин, дизельное топливо, мазут (в ранних моделях)

• Длина: от 20 до 35 метров

• Расход топлива: от 4 до 8 литров на 1 км пути

• Тип колёсной формулы: Bo-Bo, Co-Co, 1-Co-Co-1 и др.

Основные производители

Мировые производители:

• США: Union Pacific (в сотрудничестве с General Electric, ALCO), известен газотурбовоз серии GTEL.

• Франция: SNCF и Turbotrain (разработка пассажирских турбопоездов).

• Великобритания: British Rail (опытный APT-E с газовой турбиной).

• Германия: Krauss-Maffei (экспериментальные модели).

Россия и СССР:

• Коломенский завод (создание ГТ1, ГТ1h).

• ВНИИЖТ (научные исследования и испытания).

Китай:

• Китай не производил серийные газотурбовозы, но проводил отдельные исследования в этой области.

Интересные факты

• Самый мощный в мире газотурбовоз — ГТ1h, построенный в России, развивает мощность более 8 300 л.с. и работает на сжиженном природном газе.

• Самый известный — серия GTEL от Union Pacific, использовавшая остатки авиационного топлива и достигавшая мощности до 8 500 л.с.

• Французский Turbotrain достигал скоростей до 260 км/ч в пассажирских перевозках.

• В Великобритании в 1970-х создавался экспериментальный поезд APT-E с газотурбинной тягой и активным наклоном кузова.

• Некоторые модели были двухсекционными, с двумя газотурбинами в каждой части, работающими параллельно.

Область применения

Газотурбовозы применялись:

• На малолюдных и протяжённых маршрутах с ограниченной электрификацией (например, в США).

• В высокоскоростных пассажирских перевозках (Turbotrain, APT-E).

• В тяжелых грузовых перевозках (GT1h на российских железных дорогах).

• В условиях, когда дизельное топливо было в дефиците, а авиакеросин — в избытке.

• В военных и экспериментальных целях, где требовалась высокая удельная мощность.